机床数控原理与系统第8章 数控机床电气控制电路设计与案例(2015-08))
数控车床电气控制原理解析及维修实例
数控车床电气控制原理解析及维修实例焦连岷;毕长平【摘要】详细阐述了沈阳华中数控C A K36S型数控车床主要电路的电气控制原理，包括整机框图控制原理、系统启动控制电路、急停控制电路、伺服驱动控制电路、输入输出端口控制电路和系统整机上电过程等；列举了“急停”和“伺服驱动器不能上电”两种故障实例，详尽论述了故障排除的思路与过程。
【期刊名称】《金属加工：冷加工》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】5页(P84-88)【作者】焦连岷;毕长平【作者单位】华北机电学校山西长治 046000;山西澳瑞特健康产业股份有限公司长治 046000【正文语种】中文随着制造业的发展，数控机床日益普及，然而，维修人员的紧缺成为制约数控技术发展的“瓶颈”，特别是数控机床的维修涉及机械、电气、液压、气动及计算机等多门学科知识，令初学者“望而却步”。
数控机床故障发生率较高的还是“电气故障”，笔者结合自己多年从事数控机床维修和教学的实际经验，以沈阳“华中”数控车床为例，对其控制原理做一些剖析与讲解，并列举两例维修实例加以说明，以便维修初学者快速入门。
数控机床电气控制组成框图如图1所示，主要由CNC数控系统，X、Z及主轴驱动模块与其反馈检测装置，PLC控制模块，输入输出（I/O）信号接口模块，相关的键盘、显示与通信控制等电路组成。
工作过程：用户首先通过手工或自动编程的方式，将工件的几何、工艺信息编制成机床所能识别的加工程序，然后由输入装置将其输入至数控系统，数控系统将指令经过译码运算、处理，根据指令描述轮廓的信息，把其转换成相应主轴、伺服轴位置轮廓的驱动信号，随后再经过各轴的伺服驱动、放大，驱动执行装置（电动机），转换成对应的旋转或直线运动，同时通过反馈检测环节的检测，配合“现场”信号的状态，对输出控制信号不断加以及时调整、修正，最终使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照程序规定的加工顺序、轨迹和参数有条不紊地工作，从而加工出零件的预定轮廓。
数控机床电气控制第2版习题答案习题答案
习题答案第一章机床控制线路的基本环节1.答：低压电器是机床控制线路的基本组成元件。
它可以分为以下几大类；开关电器，主令电器，熔断器，接触器，继电器，控制变压器，直流稳压电源。
常用的低压电器有：刀开关，组合开关，低压断路器，按制按钮，行程开关，万能转换开关，脚踏开关，熔断器，接触器，电磁式继电器，时间继电器，热继电器，速度继电器，控制变压器，直流稳压电源。
2．答：低压断路器俗称为自动空气开关，是将控制和保护的功能合为一体的电器。
它常作为不频繁接通和断开电路的总电源开关或部分电路的电源开关，当发生过载、短路或欠电压故障时能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备，并且在分断故障电流后一般不需要更换零部件。
因此，低压断路器在数控机床上使用越来越广泛。
3．答：虽然继电器与接触器都是用来自动接通或断开电路，但是它们仍有很多不同之处。
继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压信号下动作；继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载的主电路（如电动机）的自动控制电器。
因此继电器触点容量较小（不大于5A）。
在控制功率较小时（不大于5A）可用中间继电器来代替接触器起动电动机。
4．答：热继电器由于其热惯性，当电路短路时不能立即动作切断电路，不能用作短路保护，熔断器不具备热惯性所以只能作电动机的短路保护而不能作长期过载保护；另外，热继电器与熔断器的额定电流选择不同，因此，热继电器只能作为过载保护，熔断器只能作为短路保护。
5．答：短路保护：瞬时大电流保护，最常用的是利用熔断器进行短路保护。
过电流保护：当电流超过其整定值时才动作，整定范围通常为1.1--4倍额定电流。
最常用的是利用过电流继电器进行过电流保护。
长期过载保护：电动机在实际运行中，短时过载是允许的，但如果长期过载或断相运行都可能使电动机的电流超过其额定值，引起电动机发热。
绕组温升超过额定温升，将损坏绕组的绝缘，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会烧毁电动机绕组，因此必须采取过载保护措施。
机床电气控制线路介绍课件
控制电路故障与排除
总结词
控制电路是机床电气控制线路中的重要组成部分，其故障可能导致机床无法正常 启动或运行。
详细描述
控制电路故障表现为控制面板无反应、控制信号不正确或控制元件失灵等。排除 控制电路故障需要检查控制电路的连接、元件是否正常以及程序控制是否准确。
主电路故障与排除
总结词
主电路是机床电气控制线路中的主要供电线路，其故障可能 导致机床无法正常运转。
智能传感器
智能传感器在机床电气控制线路中发挥着越来越重要的作用，能够实时监测设备的运行状态，及时发现故障并进 行预警，提高设备的可靠性和安全性。Βιβλιοθήκη 高效化发展高效加工
随着制造业对生产效率的不断提高，机床电气控制线路将更加注重高效加工的实现，通过优化控制算 法和加工参数，提高加工效率和精度。
快速响应
机床电气控制线路将具备更快的响应速度，能够快速响应用户的操作和控制指令，提高设备的生产效 率和加工质量。
03
机床电气控制线路的常 见故障与排除
电源故障与排除
总结词
电源故障是机床电气控制线路中最常见的故障之一，可能导致整个系统无法正 常工作。
详细描述
电源故障通常表现为电源指示灯不亮、电源电压波动或电源电路板损坏等。排 除电源故障需要检查电源线是否连接良好、电源开关是否正常以及电源电路板 上的元件是否有损坏。
详细描述
主电路故障表现为电动机不运转、运转异常或过载等。排除 主电路故障需要检查主电路的连接、熔断器是否正常以及电 动机是否有故障。
辅助电路故障与排除
总结词
辅助电路是机床电气控制线路中用于 实现各种辅助功能的线路，其故障可 能导致机床功能异常。
详细描述
辅助电路故障表现为指示灯不亮、电 磁阀不动作或传感器无信号等。排除 辅助电路故障需要检查辅助电路的连 接、元件是否正常以及功能程序是否 准确。
数控机床电气控制电路设计实例
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6.2 TK1640数控车床电气控制电路
二．TK1640数控车床的电气控制电路
1．电气原理图分析的方法与步骤 电气控制电路一般由主回路、控制电路和辅助电路等部分组
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6.3 XK714A数控铣床电气控制电路
2．电源电路分析 图6-10为电源回路，图中TC2为控制变压器，原方为
AC380V，副方为AC110V、AC220V、AC24V，其中 AC110V给交流接触器线圈、电柜热交换器风扇电机； 3．控制电路分析 （1）主轴电机的控制 如图6-11、图6-12分别为交流控制回路图和直流控制回路 图。 （2）冷却电机控制 （3）换刀控制
3．DNC-B通信功能的选择 众所周知，由非圆曲线或面组成的零件加工程序的编制是十
分困难的，通常的办法是借助于通用计算机的计算，将它们 细分为微小的三维直线段组成的加工程序 4．刚性攻螺纹功能 攻螺纹是数控机床的一项常用功能，到底采用什么方式是一 个值得考虑的问题，刚性攻螺纹功能必须采用伺服电机驱动 主轴
1
伺服强电
2
U
L2 3
4
V
L3 5
6
W
50A
主轴强电
TC1
R2
S2
T2
13 5
QF2
20A
246
1
QF3
20A
35
24 6
W12
V12
U12
主变压器
KM2 1 3 5
R1
S1
T1
(22A) 1 3 5
《数控机床电气控制》第八章
数控机床电气控制 2）螺距误差补偿 在开环和半闭环数控机床上，数控机床常使用 高精度滚珠丝杠。但丝杠总存在制造误差，并且长 期使用还会产生磨损，因此要想进一步提高精度， 则需采用螺距误差补偿（也称轴向校准）。 螺距误差补偿的基本思想就是将数控机床控制 某轴运动的指令位置与高精度位置测量系统所测得 的实际位置相比较，计算出在全行程上的误差分布 曲线，将误差以表格的形式输入至CNC系统中， 由于滚珠丝杠本身是精密传动部件，要测量其误差 分布，必须采用更高精度级别的测量仪器，目前大 多采用激光干涉仪进行测量。
数控机床电气控制 （2）各环路增益调整的分析 1）位置环增益Kp的调整 位置环增益Kp与整机的机械刚性有关，高刚 性的连接时位置环增益Kp值可设定较大，但不超 过机械系统的固有频率，此时，可得到较高的动 态响应，中刚性和低刚性的连接时Kp的设定值不 能太高，否则会产生振荡。
数控机床电气控制 2）速度环的增益Kv 遵循速度环增益Kv在允许的范围内越大越好 的原则，对于高刚性机械如精密加工机床等，随 着负载惯量与电机惯量比值的增加，速度环的增 益Kv设定值应加大，以保证整个系统具有较高的 响应，但在负载惯量比>10 时，位置环增益Kp和 速度环增益Kv增加量不能太大，同时需加大速度 环积分时间常数Ti，以保证机械系统的稳定。对 于中刚性和低刚性的机械，在相同的负载惯量比 时，Kv值要酌情减小，同时将速度环积分时间常 数值增大。
数控机床电气控制 9）到位定位范围的设定。 10）最大跟随误差的设定。 11）加减速时间常数设定。 12）返回机床参考点的速度和方向设定。
数控机床电气控制
2. 主轴控制参数
1）分段无级调速各档最高主轴转速设定。 2）换档时主轴转动的方式、大小及方向设定。 3）主轴编码器每转脉冲数设定。 4）恒速控制时最低主轴转速设定。 5）主轴最高转速的设定。 6）主轴准停时的速度与方向设定。 7）准停时主轴控制的增益设定。 8）主轴准停的定位范围设定。 9）当执行S功能时，CNC 送给PLC的 S代码设定。
《数控机床电路》课件
数控系统的控制电路
介绍了数控系统的控制电路的作用和设计要点，讨论了在控制电路中常见的问题和解决方案。
通用机床数控化电路设计
讲解了如何将传统通用机床改造成数控机床，涉及到的电路设计和改造步骤。
《数控机床电路》PPT课 件
详细介绍了数控机床电路的各个方面，包括传统机床电路与数控机床电路的 区别，数控系统的电路结构，以及各个电路的应用和设计原理。
什么是数控机床电路
解释了数控机床电路的定义和用途，以及电床电路和数控机床电路的特点和优势，讨论了为什么数控机床 电路更适合现代制造业。
数控机床电路的基本组成
介绍了数控机床电路的各个组成部分，包括控制器、驱动器、感应器、电源 等。
数控系统的电路结构
解释了数控系统的电路结构和工作原理，包括输入电路、输出电路、控制电路等。
数控系统的电源电路
讨论了数控系统的电源电路的设计和选择，以及在电源电路中应考虑的因素。
数控系统的信号电路
解释了数控系统的信号电路的功能和特点，以及在信号电路中应遵循的设计 原则。
数控机床电气控制电路设计实例
电压继电器的输入量是电路电压的大小，它根据输入电压的大 小而动作。与电流继电器类似，电压继电器也分为欠电压继电器和 过电压继电器两种。
四、时间继电器 时间继电器在控制电路中用于时间的控制。
按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等； 按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。
而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为一条直线，并能控 制位移的速度。 （3）轮廓控制系统
也称连续控制系统。其特点是能够同时对两个或两个以上的坐 标轴进行连续控制。
2. 按伺服系统控制方式分类 （1）开环伺服系统
数控装置根据信息载体上的指令信号，经控制运算发出指令脉
冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠 螺母副，使执行机构(如工作台)移动或转动。 （2）闭环伺服系统
4. 按功能水平分类 （1）经济型数控系统(又称简易数控系统) 这一类型的数控系统一般为开环控制，采用的CPU为单板机或单片 机，用数码管显示或单色小液晶显示或CRT字符显示。 （2）普及型数控系统(又称全功能数控系统) 这类系统一般为半闭环控制，采用16位或32位CPU，9 in(228 6mm)单色显示器（1 in=25 4mm）。 （3）高性能数控系统 这类系统一般为全闭环控制，采用的微型计算机为32位以上的CPU， 显示器为彩色CRT或TFT液晶显示器．内存大于150 KB。
从第一台数控机床问世到现在的50多年中，数控技术的发展非 常迅速，集计算机技术、现代控制技术、微电子技术、传感检测技 术、信息处理技术、网络通信技术、液压气动技术、光电子技术以 及传统的机械制造技术为一体，得到了广泛的应用，在数控机床是 关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业， 其水平高低和拥有量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志， 在国防建设上亦具有重要的战略意义。
数控机床电气控制PPT课件
中间继电器的图形符号和文字符号如图所示。
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常用的中间继电器有JZ7、JZ8等系列。适用于交流电压380V、电流5A以下的控 制电路。
开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。
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组合开关的图形符号和文字符号如图所示。
主要根据电源种类、电压等级、所需触头数及电动机容量进行选用。 组合开关的常用产品有HZ5、HZ10系列。
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3．低压断路器(自动空气开关)
它常作为不频繁接通和断开电路的总电源开关或部分电路的电源开关，当发生过 载、短路或欠压故障时能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电器设备。
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4）元器件和设备的可动部分在图中通常均以自然状态画出。所谓自然状态是指各种电器 在没有通电和外力作用时的状态。对于接触器、电磁式继电器等是指其线圈未加电压，而 对于按钮、限位开关等，则是指其尚未被压合。
5）在原理图中，有直接电联系的交叉导线的连接点，要用黑圆点表示。无直接电联系 的交叉导线，交叉处不能画黑圆点。
七、直流稳压电源（开关电源）
直流稳压电源的功能是将非稳定交流电源变成稳定直流电源。
选择开关电源时需要考虑电源的输出电压路数、电源的尺寸、环境条件等条件。
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第二节 机床电气原理图的画法及阅读方法
一、电气原理图的画法
电气原理图是为了便于阅读和分析控制线路，根据简单清晰的原则，采用电气 元件展开的形式绘制成的表示电气控制线路工作原理的图形。
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二、主令电器
数控机床第8章 数控机床电气控制电路设计与案例(2015-08))
图8-4 保护接地连接
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(2）工作接地
为了保证设备的正常工作，如直流电源常需要有一极接地，作为参 考零电位，其他极与之比较，形成直流电压，例如±15V、±5V、±24V 等；信号传输也常需要有一根线接地，作为基准电位，传输信号的大小 与该基准电位相比较，这类地线称工作地线。在系统中一定要注意工作 地线的正确接法，否则非但起不到作用反而可能产生干扰，如共地线阻 抗干扰、地环路干扰、共模电流辐射等等。
周德卿 2015.8
2
图8-1 某数控车床的机床主电路与继电控制电路原理图
周德卿 2015.8
3
① 主电路如图8-1左半部分所示。该电路是指3相交流380V电源和起 拖动作用的电动机之间的电路，它由电源开关、熔断器、断路器或电动 机保护器的过流过压触点、热继电器的热元件、交流接触器的主触点、 电动机以及其它要求配置的电器如电源变压器、控制变压器、变频器、 交流开关稳压电源等电气元件连接而成。
在数控系统中，常用的隔离变压器有伺服变压器和控制变压器， 其产品与电气符号如图8-7所示。
图8-5 单点接地几种形式
周德卿 2015.8
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(3）屏蔽接地
为了抑制噪声，电缆、变压器等的屏蔽层需接地，相应的地线称为 屏蔽地线。在低阻抗网络中，低电阻导体可以降低干扰作用，故低阻抗 网络常用作电气设备内部高频信号的基准电平（如机壳或接地板），连 接时应标明符号“ ” 作为屏蔽地。以屏蔽电缆为例，数控系统中有很 多弱信号传输线，传输模拟信号或数字信号，如CNC到伺服驱动信号线、 编码器反馈电动机位置与速度的信号线等，它们极易受干扰必须使用屏 蔽电缆。
该电路的控制原理同典型的电动机拖动控制电路，只是控制 触点的信号来自CNC数控单元和I/0接口单元输出电路中的直流 继电器的常开（或常闭）触点，如图8-1中控制主轴电动机正、 反转的直流继电器KA1、KA2；控制刀架电动机正、反转的直流 继电器KA4、KA5等，均是由PLC相应输出接口控制的。
机床电气控制与plc第8章___伺服系统
❖ 8.1.3对进给伺服系统的基本要求
❖ 数控机床进给伺服系统的的高性能在很大程 度上，主要是取决于进给伺服系统的高性能。 为此,数控机床对进给伺服系统的位置控制、 速度控制、伺服电机、机械传动等方面都要 求很高，可概括为以下几个方面:
❖ 1.高精度
❖ 伺服系统的精度指标主要有位移精度、定位精度、 重复定位精度、分辨率和脉冲当量。
第8章 伺服系统
❖ 8.1概述 ❖ 8.2步进电动机进给驱动系统 ❖ 8.3直流伺服电机及其速度控制系统 ❖ 8.4交流伺服电机及其速度控制 ❖ 8.5数控机床位置检测
8.1概述
❖ 伺服系统也叫随动系统，是数控机床的重要组 成部分。它能够严格按照CNC装置的控制指令进行 动作,并能获得精确的位置、速度或力矩输出的自动 控制系统。它是一种“执行机构”,是CNC装置和机 床本体的联结环节, 是数控机床的“四肢”。它及 时而准确地执行CNC装置发来的运动指令,准确地控 制机床各运动部件的速度和位置,达到加工出所需工 件的外形和尺寸的最终目的。伺服驱动系统的性能, 在很大程度上决定了数控机床的性能,研究与开发高 性能的伺服系统是现代数控机床发展的关键技术之 一。
❖ (3)加减速功能
❖ 现代数控机床,在主轴在正、反向转动时, 都具备 了四象限驱动功能和自动加减速功能, 并且加减速 时间尽可能短。
❖ (4)恒线速切削
❖ 根据车床和磨床进行端面切削时, 为确保加工 端面的粗糙度Ra小于某值，要求被加工的零件与刀 尖的接触点的线速度为恒值。但随着刀具的径向进 给,切削直径的逐渐减小,必须不断提高主轴转速才 能维持线速度为常值。
❖
V=2兀nd
主 轴 放大器
模拟量主轴放大器（变频器） 串 行 主 轴 放 大 器
主题八数控机床的电气控制
主题八数控机床的电气控制数控的电气控制线路与普通机床电路有所不同，除了常用的电器控制线路外，它还有数控装置。
数控机床的组成结构图如图8．1所示。
普通机床与数控机床的主要区别是数控机床的主轴调速和刀架的进给全部自动完成，即根据编程指令按要求执行。
数控装置是整个数控机床的核心，机床的操作均由此发出。
驱动装置位于数控装置和机床之间，包括进给驱动和主轴驱动装置。
驱动装置根据控制电机不同，其控制电路形式也不同。
步进电机有步进驱动装置，直流伺服电机有直流伺服驱动装置，交流伺服电机有交流伺服驱动装置。
机床电器控制装置位于数控装置与机床本体之间，它主要接收数控装置发出的开关命令控制机床主轴的启停、正反转、换刀、冷却、润滑、液压、气压等相关信号。
现以经济型数控图8．1数控机床的组成结构图电气控制电路一般由主回路、控制电路和辅助电路等部分组成。
了解电气控制系统的总体结构、电动机和电器元件的分布状况及控制要求等内容之后,便可以阅读分析电气原理图。
按照先从主回路入手,根据伺服电动机、辅助机构电动机和电磁阀等执行电器的控制要求,分析它们的启动控制、方向控制、调速和制动；再根据主回路中各伺服电动机、辅助机构电动机和电磁阀等执行电器的控制要求,逐一找出控制电路中的控制环节；最后分析电源显示、工作状态显示、照明和故障报警等辅助电路部分。
数控机床对于安全性和可靠性有很高的要求，因此，控制线路中设置了一系列电气保护环节。
数控车床的机械部分比规格的普通车床更为紧凑和简洁。
主轴传动为一级传动，去掉了主轴的变速齿轮箱，采用了变频器实现主轴无级变速。
进给移动装置采用滚珠丝杆，传动效率高、精度高、摩擦小。
一般经济型数控车床的进给采用步进电机，进给电机的运动由NC装置实现信号控制。
数控车床的刀架能自动转位。
换刀电机有步进、直流和异步电机之分，这些电动刀架的旋转、定位由NC装置发出信号，控制其动作。
而其他的冷却、液压等电气控制和普通机床的控制基本相同。
数控机床的电气控制系统设计
数控机床的电气控制系统设计在设计数控机床电气控制系统时，首先要明确设计目标。
通常情况下，设计目标包括以下几个方面：高精度：提高数控机床的加工精度是首要任务。
电气控制系统作为机床的核心部分，对于提高机床精度起着至关重要的作用。
高效率：通过优化电气控制系统，提高机床的加工效率，从而缩短加工周期，提高产能。
易维护：考虑到后期维护和保养的问题，设计方案应使得电气控制系统易于更换和维修。
数控机床电气控制系统的组成部分主要包括以下几部分：主电路：包括电源、电动机、导轨等硬件设施，为整个系统提供动力。
控制电路：包括各种传感器、控制器、执行器等，用于监测和控制主电路的工作状态。
传感器：用于实时监测机床的工作状态，将信号反馈给控制电路。
操作显示屏：用于显示机床的工作状态和加工信息，同时也支持人工输入操作。
数控机床电气控制系统的设计步骤和方法如下：根据设计目标确定系统的基本架构，包括主电路和控制电路的布局。
根据设计要求选择合适的传感器和执行器，并布置在系统中。
依据系统的工作原理和性能要求，设计控制算法和程序，实现高精度和高效率的加工。
考虑到安全性，进行线路的优化和安全防护措施的设计。
数控机床电气控制系统的优化措施可以从以下几个方面进行：采用先进的控制算法：采用现代控制理论和方法，如模糊控制、神经网络控制等，以提高系统的动态性能和稳态精度。
提升智能化程度：通过引入人工智能和机器学习等技术，实现系统的自主决策和优化调整，提高生产效率。
增强抗干扰能力：针对恶劣工作环境和电磁干扰等问题，采取有效的电磁兼容设计和滤波抗干扰措施，以保证系统的稳定运行。
模块化和标准化设计：实现模块化设计和标准化元器件，便于系统的维护和升级，降低成本。
某汽车制造企业采用数控机床进行零部件的加工。
为了提高生产效率和降低成本，该企业决定对数控机床电气控制系统进行升级改造。
经过调研和分析，设计师团队采用了先进的模块化设计方案，使得系统更易于维护和扩展。
数控机床的电气控制系统设计
数控机床的电气控制系统设计一、本文概述《数控机床的电气控制系统设计》这篇文章主要探讨了数控机床电气控制系统的基本设计原理、实现方法及其在实际应用中的优化策略。
数控机床作为现代制造业的核心设备，其电气控制系统的设计直接关系到机床的性能、稳定性和加工精度。
因此，对数控机床电气控制系统的深入研究与设计优化，对于提升机床的整体性能、提高生产效率以及降低运行成本具有重要意义。
本文将首先介绍数控机床电气控制系统的基本组成和工作原理，包括数控系统、伺服驱动系统、传感器与检测装置等关键组成部分的功能与特点。
随后，文章将重点分析电气控制系统的设计要点，包括硬件设计、软件设计、控制算法选择等方面，以及如何根据机床的具体需求和加工要求来进行合理的系统设计。
本文还将探讨电气控制系统设计中的关键技术问题，如抗干扰设计、故障诊断与处理、系统可靠性保障等，并介绍相应的解决方案和策略。
文章将总结数控机床电气控制系统设计的发展趋势和未来挑战，为相关领域的研究与实践提供参考和借鉴。
通过本文的阅读，读者可以全面了解数控机床电气控制系统的设计原理与实践方法，掌握关键技术的实现与应用，为数控机床的设计、制造和维护提供有力支持。
二、数控机床电气控制系统概述数控机床的电气控制系统是数控机床的重要组成部分，负责实现机床的运动控制、加工过程监控、故障诊断与保护等功能。
电气控制系统的设计直接关系到数控机床的性能、稳定性和加工精度。
随着科技的发展，数控机床电气控制系统也在不断进化，从早期的简单电路控制，发展到现在的基于微处理器、PLC（可编程逻辑控制器）以及CNC（计算机数控）系统的复杂控制。
数控机床电气控制系统主要由电源电路、输入/输出电路、控制核心、驱动电路、传感器电路以及安全保护电路等部分组成。
其中，控制核心通常使用CNC装置，它能够解析编程好的加工指令，转化为对机床运动的精确控制信号。
驱动电路则负责将控制信号放大，以驱动电动机等执行机构实现所需的运动。
数控机床电气控制原理图 PPT
2.2.5 电气原理图识图
1、必须熟悉图中各器件的符号和作用。 2、识主电路 3、识控制电路 4、对于机电液配合比较紧密的生产机械，深入了解 机械传动和液压传动。 5、识读照明、信号指示、检测、保护等部分。 即：从机到电、先主后控、化整为零、连成系统
例1：
例1：
数控车床电气控制原理图分析
机床电气
机起 串动 KT得电 计时
KM2得电 电动机全压运行
停止
图中电动机由降压起动转为
全压运行后KM1和KT均断电，
起动
只有KM2得电。
按下SB1，电动机停
2 Y -△降压起动
⑴ 原理：起动时，定子绕组接成星形，每相绕组所承 受的电压为电源的相电压（220V），待转速上升到接 近额定转速时，再将定子绕组的接线换接成三角形， 每相绕组所承受的电压为电源的线电压（380V），电 动机进入全电压正常运行状态。 ⑵应用：用于正常运行时定子绕组为△联结的电动机。
二、能耗制动控制 原理： 电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组 加直流电源，以产生起阻止旋转作用的静止磁场， 达到制动的目的。
二、能耗制动控制 1.单向能耗制动控制
工作原理：
按SB2
KM1通电
电动机起动
KM1断电 能耗 按SB1 KM2通电 制动
KT通电 延时
KM2断电（制动 结束）
桥式整流电路
的启动、运行（调速）、制动等继电器接触器控 制基本线路识图、绘图、设计等；
2.2.1 电气原理图图形符号和文字符号
1、文字符号 用来表示电气设备、装置、元器件的名称、功能、
状态和特征的字符代码。例如， FR表示热继电器。 2、图形符号
用来表示一台设备或概念的图形、标记或字符。 例如，“～”表示交流，R表示电阻等。
机床电气控制线路
在垂线左侧的触点是常开触点，右侧是常闭触点，水平线上方为常闭触点，下方为常开触点。
用途栏：说明相对应电路的用途
垂线左边为常开触点，右边为常闭触点
分区栏：便于看图，查找元器件触点
普通车床电气控制线路
普通车床主要结构及运动形式
切削运动
主运动——主轴旋转
调速—变速箱
正反转—离合器、电气
矩形工作台与圆形工作台互锁。
01
03
02
04
KM1
（一）主电路
KM1
主轴电机Ｍ1：KM1 SA5正反转换开关；KM2串接电阻反接制动
1
冷却电机Ｍ3：KM6
2
进给电机Ｍ2：KM3 KM4正反转，通过进给离合器YC来切换进给状态。
3
KM1
（二）控制电路 a .主轴电机控制电路 １.主轴起动 按下SB1—KM1(+)并自锁—M1起动—n上升—KV (+)为反接制动作好准备 ２.主轴停止 按下SB3—KM1(－)同时KM2(+)反接制动—n下降—KV（－）—KM2(－) —M (－) ３.主轴变速（瞬时点动以有利于滑移齿轮啮合） 变速手柄拉出SQ7受压，KM1 (－)同时KM2(+) －M点动。推回原位电路切断。
常态时，矩形工作台工作，圆形工作台不工作。进给运动与主运动有联锁关系。
b .进给运动控制电路
纵向手柄三个工作位置，常态中位，往左压下SQ2，往右压下SQ1。
１.工作台左右进给
同由SQ3 SQ4开关控制，十字手柄五个工作位置，常态中位，手柄上下接垂直离合器，手柄左右接前后进给离合器。手柄往前下压下SQ3，手柄往后上压下SQ4。 工作台前后、上下、左右同一时刻只能一个方向，由KM3 KM4 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4互锁实现。
数控机床电气控制(全套555页PPT课件)
触器在线圈额定电压85%及以上时应能可靠吸合。
6）接触器的主触点和辅助触点的数量应满足控制系统的要求。
项目一 数控机床电器系统
交流接触器按使用类别分为12种，使用类别代号和相应典型用途 举例如下：
使用类别代 AC-1 AC-2 AC-3 AC-4 AC-5a AC-5b AC-6a
典型用途举例 无感或微感负载、电阻炉 绕线转子异步电动机的起动、分断 笼型电动机的起动、运转中分断 笼型电动机的起动、反接制动 控制放电灯的通断 控制白炽灯的通断 变压器的通断
主要有控制按钮、行程开关、接近开关 开关等。
项目一 数控机床电器系统
一、控制按钮
按钮的外形图和结构 常用于接通和断开控制电路。
(a) 外形图
(b) 结构
常闭触点
常开触点
项目一 数控机床电器系统
一、控制按钮
按钮图形符号和文字符号
SB
SB
动合（常开）触头 动断（常闭）触头
SB
复合触头
按钮的选择应根据使用场合、控制电路所需触点数目及 按钮颜色等要求选用。
KA
KA KA
线圈
常开触头 常闭触头
项目一 数控机床电器系统
二、时间继电器
时间继电器是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过 一段时间延时后触头才动作的继电器。适用于定时控制。
按工作原理分
空气阻尼式 电磁式 电动式 电子式等。
按延时方式分
通电延时型 断电延时型
数控机床中一般由计算机软件实现时间控制。
符号 SQ
常开（动合）触点
SQ
常闭（动断）触点
项目一 数控机床电器系统
三、接近开关
接近开关又称无触点行程开关，它是一种非接触型的检测装置。
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第8章 数控机床电气控制电路设计与案例
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【教学重点】 数控机床电气控制电路是由CNC、伺服系统、PLC和机床电气的主电路、 电源电路和典型电动机拖动继电控制电路以及抗电磁干扰和安全防护等电路 综合设计而成。在学习完前7章数控技术基本原理与典型数控系统的基础上， 本章通过西门子808D系统在CK6140数控车床上应用和FANUC 0i-Mate MD系统 在XK714A数控铣床上应用的典型设计案例，介绍了数控机床电气控制电路的 设计思路、步骤与方法以及数控机床电气原理图工程画法等，从“系统”的 角度上做到识图、懂图，有利于读者进行数控机床的安装、调试与维修工作。 【教学内容】 8.1数控机床电气控制电路概述 8.1.1数控机床电气控制电路构成与功能 8.1.2 数控机床电气控制电路图设计要点 8.1.3 抗电磁干扰电路设计 8.2 西门子808D系统CK6140数控车床电气控制电路的设计 8.2.1 CK6140数控车床控制要求 8.2.2 CK6140数控车床设计方案 8.2.3 CK6140数控车床电气控制电路的设计 8.3 FANUC 0i-MateD系统XK714A数控铣床电气控制电路的设计 8.3.1 XK714A数控铣床控制要求 8.3.2 XK714A数控铣床设计方案 8.3.3 XK714A数控铣床电气控制电路的设计 【教学课时】6课时
同理，为抗电磁干扰需在三相交流接触器出线端并联阻容吸 收器如FV2、在直流继电器线圈两端需并联反向二极管，以抑制 直流继电器线圈通断时产生的反电势。
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③ CNC接口及系统连接电路、主轴与进给伺服系统接口及连接电路。 这些电路对不同的系统有着不同的接口与连接，详见第7章第7.2节“典 型数控系统和通信接口与系统连接”。 ④ PLC I/0接口单元的输入输出电路。该电路用来完成NC侧、机床侧、 机床控制面板、电气柜内继电控制电路等机床顺序控制开关信号的连接。 由于在数控系统内部是直流弱电信号，而机床电气控制电路是交流强电 信号，为防止电磁场干扰或工频电压串入计算机数控系统中，接口一般 都采用光电耦合器进行隔离，如第7章图7-20所示电路。由于I/0接口点 数较多，特别是大型加工中心高达数百点，怎样与CNC数控单元及内置 的PLC通信连接上就成了大问题。 一些普及型的数控系统如西门子808D系统往往采取点到点的汇点/源 式的输入输出连接方式，虽然直接但是难以在CNC数控单元背面狭小空 间内布置更多的端子排或插座等形式接口。 近年来，在开发的新系统中如西门子828D、FANUC 0i-C/D系统，多 已采用了Profibus、FSSB、Drive Cliq或I/0 Link等串行异步通信总线 连接方式，解决了CNC、PLC的 I/0输入输出信号传输问题。不仅减少了 电缆连接、安装连接容易，而且特别适合CNC数控计算机的数字信号传 输，信号传输的可靠性和抗干扰性能也大为提高，电路连接也简捷。
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8.1.2 数控机床电气控制电路图设计要点
1.一个完整的数控机床电气控制电路图设计应包括：
①电气原理图(含主电路、继 电控制电路原理图)；
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② 继电控制电路如图8-1右半部分所示。该电路主要用来实
现对机床的主轴正反转、刀架电动机正反转和其它辅助电动机 如冷却、润滑、液压、排屑、机械手等电动机进行控制。 该电路的控制原理同典型的电动机拖动控制电路，只是控制 触点的信号来自CNC数控单元和I/0接口单元输出电路中的直流 继电器的常开（或常闭）触点，如图8-1中控制主轴电动机正、 反转的直流继电器KA1、KA2；控制刀架电动机正、反转的直流 继电器KA4、KA5等，均是由PLC相应输出接口控制的。
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8.1数控机床电气控制电路概述
8.1.1 数控机床电气控制电路构成与功能
数控机床是典型的机电一体化产品。数控机床电气控制 电路以数控计算机与伺服系统为控制核心，内置PLC及其接 口为信息交换中心，辅以机床电气的主电路、电源电路和 典型电动机拖动继电控制电路等，完成零件轮廊插补计算 与坐标轴联动控制，以及机床辅助功能(M、S、T)顺序控制。 数控机床电气控制电路由数控机床电气控制电路是由 CNC电路、PLC电路、伺服系统电路、机床电气主电路、电 源电路和典型电动机继电控制电路以及抗电磁干扰、安全 防护等电路综合设计而成。图8-1示出了某数控车床的机床 电气主电路与继电控制电路原理图(主轴为手动分档变速)。
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图8-1 某数控车床的机床主电路与继电控制电路原理图
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① 主电路如图8-1左半部分所示。该电路是指3相交流380V电源和起 拖动作用的电动机之间的电路，它由电源开关、熔断器、断路器或电动 机保护器的过流过压触点、热继电器的热元件、交流接触器的主触点、 电动机以及其它要求配置的电器如电源变压器、控制变压器、变频器、 交流开关稳压电源等电气元件连接而成。 这些电气元器件的选型，按电路的工作电压、工作负载和过流、过 压等保护要求进行。在数控机床中主电路用来实现电能的分配，提供机 床主轴电动机、伺服电动机、辅助控制电动机和液压、气动装置等的动 力电源，並具有短路保护、欠压保护、过载保护等功能。 为了消除外电网波动和干扰电磁波影响数控系统运行，有的系统要 求在三线交流电源进线上加电抗器和电磁滤波噐。在控制要求较高的伺 服系统三相电源回路中，一般要通过伺服隔离变压器供电。 主电路除伺服变压器外还有机床控制变压器，用作继电控制电路的 电源，一般初级输入为AC 380V，次级输出有AC 220V、AC 24V等，分别 接至继电控制电路、交流开关稳压电源和机床局部照明电源等。 交流开关稳压电源输入为AC 220V交流电压，输出为+24V、+5V直流 电压，供给CNC、伺服驱动器、I/0接口单元等工作直流电源。 对于主回路中容量较大、频繁通/断的交流电动机的控制接触器回 路，为了防止其对数控系统产生干扰，一般要加装阻容吸收器（灭弧 器）。